淺談注塑機伺服節能改造

林鏡川

摘 要：隨著注塑行業的不斷發展，對注塑機伺服節能改造也提出了更多的要求。現階段，注塑機伺服節能改造已逐漸成為企業提高經濟效益的重要手段，也滿足了國家目前提倡的關于節能減排的要求。本文主要對傳統注塑機使用現狀、改造方式對比、伺服節能改造的必要性、電液伺服系統節能原理及優點進行探析。

關鍵詞：注塑機；伺服改造；節能

前言

近年來，從事塑料玩具生產的企業逐漸增多，以汕頭市澄海區為例，在塑料玩具、塑料工藝、塑料日用品、塑料建材等方面一直居國內領先地位，著有“塑料城”之稱。然而生產過程所使用的注塑機仍以耗能耗電的定量泵系統為主，不利于企業自身及社會的整體發展。因此，注塑機伺服節能改造將成為未來塑料行業發展的重要內容。

1.傳統注塑機使用的現狀及改造方式對比

1.1傳統注塑機使用現狀

注塑機是一種將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的成型設備。傳統注塑機是三相異步電機驅動葉片泵，油泵往往以固定的轉動速度輸出恒定不變的流量，主要通過流量閥門進行調節，多余的液壓油會通過溢流閥排入油箱，這個過程就造成能量的大量損失，浪費了過多的電能。設想汕頭市澄海區企業如果全部或大部分都使用定量泵系統，那么電能浪費的情況將極為嚴重。

1.2定量泵注塑機改造方式對比

對定量泵注塑機的改造一般可采用可控硅調壓、變頻以及伺服三種。其中可控硅調壓成本較低，改造設施比較簡單，但節能比例過小，而且回收期過長。而變頻調節，在成本方面比較適中，但產品周期較長，尤其更換模具時，變頻器參數需要重新調整，加大操作的難度性。另外一種伺服改造方式，成本較高，但節能效率極高，而且對產品周期沒有任何影響，在提高產品精度以及延長設備使用壽命方面有很大的幫助。由此可見，伺服節能改造應為注塑機節能改造方式的最佳選擇[1]。

2.伺服節能改造的必要性

注塑機的能耗系統主要包括驅動液壓系統與電熱系統，其中驅動液壓系統在耗電方面占很大的比例。在工藝過程方面主要分為鎖模、射膠、溶膠、保壓、冷卻、定型、開模等階段，每個階段對壓力與流量有不同的要求。如前文所提，傳統定量泵液壓系統中，油泵均以固定的轉速提供衡定的流量，多余的液壓油會通過溢流閥排入油箱，這個過程所產生的能量損耗高達36%-68%。

另外，傳統注塑機噪音過大、液壓油泄漏過多、油溫高、用電成本高以及維護繁瑣等特點，盡管很多企業在引用變量泵或變頻器之后，節省部分電能，但仍然無法彌補定量泵中的很多缺點。

而且，現今社會對環保方面，如節能、減噪等許多方面提出了嚴格的要求，傳統的注塑機無法適應市場經濟發展的要求。

因此，無論從注塑機耗能系統方面以及定量泵使用過程中存在的弊端，還是從社會環保角度，傳統注塑機以無法滿足當前發展需要，必須加強伺服節能改造的實踐應用。

3.伺服系統節能原理分析

由于注塑機耗能主要體現在液壓部分，因此改造工作主要集中在此耗能點。目前節能方案主要以電液伺服系統代替定量泵系統。電液伺服控制系統的構成主要指異步電機由伺服電機取代，葉片泵由螺桿泵或齒輪泵取代，同時增加伺服驅動器。另外，電液伺服控制系統也淘汰了傳統的PQ閥控制，將生產中的流量與壓力以閉環控制方式為主。

電液伺服系統使用過程中，伺服電機與伺服驅動器會對注塑機的壓力型號形成閉環控制，而且利用伺服電機快速啟停的特點，在30毫秒之內可進行啟動與停止，所以在保壓或冷卻階段幾乎不會產生電耗。因為伺服節能系統對壓力與流量采用閉環控制方式，使壓力重復精度也得到保證，即使壓力很低也能正常工作。另外，伺服節能系統采用數字信號對輸出的流量進行控制，具有良好的線性以及低速可控性，提高了流量的重復精度。因此，從伺服系統節能原理中分析，在節能減耗方面，發揮著重要的作用[2]。

4.伺服系統優點分析

從以往學者研究理論以及實際應用過程中產生的數據分析，其優點主要表現在：第一，節能率較高，能夠完全消除高壓節流，相比變量泵節能10%-30%，相比定量泵節能30%-60%；第二，響應速度較快，0-100%壓力變化可達30ms，0-100%升速與降速時間可控制在0.1秒內，所以使生產效率大大提高；第三，控制精確，由于系統流量與壓力的PID是在PQ控制卡下進行調整，其抗擾動能力極強，將系統重復精度控制在0.3%以內，使制品質量與制品精度得以保障；第四，高過載能力較強，從以往研究中可發現，伺服力矩過載倍數可達200%以上；第五，伺服系統狀態轉換比較靈活，在速度與力矩控制方面可靈活切換；第六，設備壽命的延長，伺服系統的使用，使開模、鎖模的沖擊大大減輕，有利于模具、機械以及液壓油泵使用壽命的延長；第七，液壓油溫降低，伺服系統的使用可使冷卻水的用量減少到30%以上，甚至在很多場合下不需要水冷；第八，工作環境的改善，伺服系統的應用使工作環境中的噪音降低很多，運行過程中其聲音一般低于68db。以廣東奧飛動漫文化股份有限公司為典型代表，通過對注塑機改造進行一系列實驗過后，與傳統注塑機進行對比，改造后的設備運行更為可靠，主、控制線路敷設、端點、油管以及箱體內整潔等良好。另外在節能節電方面也得到了認可。所以，伺服系統的優點決定其應用范圍將越來越廣[3]。

5.結論

注塑機伺服節能改造無論從其必要性、原理分析、優點分析以及與其他改造方式對比方面都有明顯的優勢，其高節能節電率可幫助企業在經濟效益與社會效益方面得到顯著提高，在響應國家注重環保號召的同時，順應市場發展趨勢。因此，供電企業應注重對新技術與新設備的使用，將節能減排工作應用與實踐中，提高企業的綜合實力。

參考文獻：

[1]朱冬嘯.企業常用注塑機節能措施及應用實效[J].上海節能，2013（11）：35-37.

[2]何道祥.淺談注塑機伺服節能改造[J].科技風，2011（11）：127-128.

[3]權龍.注塑機電液控制系統節能原理及最新技術[J].機床與液壓，2010（3）：11-14.